연삭 공정 중 레일의 산화 거동

(c) 고강도 연삭석 연삭강철레일표면(RGS-15)

그림 1. 연삭숫돌의 강도에 따른 연삭 후 강철레일의 표면형태, 파편형태 및 EDS 분석

강철 레일 표면의 산화 생성물과 레일 표면 화상 정도에 따른 산화 생성물의 변화를 더 자세히 조사하기 위해 X선 광전자 분광법(XPS)을 사용하여 연삭된 강철 레일의 표면 근처 층에 있는 원소의 화학적 상태를 검출했습니다. 결과는 그림 2에 나와 있습니다. 연삭 돌의 강도를 다르게 하여 연삭한 후 레일 표면의 전체 스펙트럼 분석 결과(그림 2(a))는 연삭된 레일 표면에 C1s, O1s 및 Fe2p 피크가 있고, 레일 표면의 화상 정도에 따라 O 원자의 백분율이 감소하는 것을 보여주는데, 이는 레일 표면의 EDS 분석 결과 패턴과 일치합니다. XPS는 재료의 표면 층 근처(약 5nm)의 원소 상태를 검출하기 때문에 XPS 전체 스펙트럼에서 검출된 원소의 종류와 함량은 강철 레일 기판과 비교하여 어느 정도 차이가 있습니다. C1s 피크(284.6eV)는 주로 다른 원소의 결합 에너지를 보정하는 데 사용됩니다. 강철 레일 표면의 주요 산화 생성물은 산화철이므로 Fe2p의 좁은 스펙트럼을 자세히 분석합니다.그림 2(b)~(d)는 각각 강철 레일 RGS-10, RGS-12.5 및 RGS-15의 표면에서 Fe2p의 좁은 스펙트럼 분석을 보여줍니다.결과에 따르면 Fe2p3/2에 기인한 710.1eV와 712.4eV에 두 개의 결합 에너지 피크가 있습니다.723.7eV와 726.1eV에 Fe2p1/2의 결합 에너지 피크가 있습니다.Fe2p3/2의 위성 피크는 718.2eV에 있습니다. 710.1 eV와 723.7 eV의 두 피크는 Fe2O3의 Fe-O 결합 에너지에 기인할 수 있고, 712.4 eV와 726.1 eV의 피크는 FeO의 Fe-O 결합 에너지에 기인할 수 있습니다. 결과는 Fe3O4 Fe2O3를 나타냅니다. 한편, 706.8 eV에서 분석 피크가 감지되지 않아 접지 레일 표면에 원소 Fe가 없음을 나타냅니다.